Teoria Grafcet

El Grafcet es un método gráfico de modelado de
sistemas de control secuenciales.

�� Acronismo de: GRAfico Funcional de Control de Etapas y
Transiciones.

�� Surge, entre otros motivos, por las dificultades que
comportaba la descripción de automatismos con varias
etapas simultáneas utilizando el lenguaje normal.

�� Nace en Francia a mediados de los años 70, y fue creado
por una agrupación de algunos fabricantes de
autómatas, en concreto Telemecanique y Aper,, junto
con dos organismos oficiales, AFCET (Asociación
Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica) y
ADEPA (Agencia Nacional para el Desarrollo de la
Producción Automatizada).

�� Fue homologado en Francia (NFC), Alemania (DIN), y
conposterioridad por la Comisión Electrotecnia
Internacional ( IEC 848, en 1998).


Sistemas combinacionales y secuenciales

�� Un sistema combinacional es aquel en que las salidas en
un instante sólo dependen de las entradas en aquel
instante.

�� Un sistema secuencial es aquel en el que las salidas en
cada instante dependen de las entradas en aquel
instante, y además, de los estados anteriores y de su
evolución.

�� El GRAFCET es un método gráfico, evolucionado a partir
de las redes de Petri para representar los sistemas
secuenciales.


Los tres niveles del GRAFCET

El GRAFCET puede utilizarse para describir los tres niveles de especificaciones de un automatismo. Estos tres niveles son los que habitualmente se utilizan para diseñar y para describir un automatismo.



GRAFCET de nivel 1: Descripción funcional
En el primer nivel interesa una descripción global (normalmente poco detallada) del automatismo que permita comprender rápidamente su función. Es el tipo de descripción que haríamos para explicar lo que queremos que haga la máquina a la persona que la ha de diseñar o el que utilizaríamos para justificar, a las personas con poder de decisión en la empresa, la necesidad de esta máquina.






Este GRAFCET no debe contener ninguna referencia a las tecnologías utilizadas; es decir no se especifica cómo hacemos avanzar la pieza (cilindro neumático, motor y cadena, cinta transportadora, etc.), ni cómo detectamos su posición (fin de carrera, detector capacitivo, detector fotoeléctrico, etc.), ni tan solo el tipo de automatismo utilizado (autómata programable, neumática, ordenador industrial, etc.).




GRAFCET de nivel 2: Descripción tecnológica.
En este nivel se hace una descripción a nivel tecnológico y operativo del automatismo. Quedan perfectamente definidas las diferentes tecnologías utilizadas para cada función. El GRAFCET describe las tareas que han de realizar los elementos escogidos. En este nivel completamos la estructura de la máquina y nos falta el automatismo que la controla.






GRAFCET de nivel 3: Descripción operativa.
En este nivel se implementa el automatismo. El GRAFCET definirá la secuencia de actuaciones que realizará este automatismo. En el caso de que se trate, por ejemplo, de un autómata programable, definirá la evolución del automatismo y la activación de las salidas en función de la evolución de las entradas.





El siguiente link nos redirige a un siti0 interesante donde reside un curso básico acerca de la teoría del GRAFCET y presentación, descripción y utilización de la guía GEMMA:


http://edison.upc.es/curs/grafcet/


Metodología GRAFCET.


METODOLOGÍA GRAFCET: CONCEPTOS BÁSICOS

El Grafcet se compone de un conjunto de:

· Etapas o Estados a las que van asociadas acciones.
· Transiciones a las que van asociadas receptividades.
· Uniones Orientadas que unen las etapas a las transiciones y las
transiciones a las etapas.


Etapas
Una etapa se caracteriza por un comportamiento invariable en una parte o en
la totalidad de la parte de mando.
En un momento determinado, y según sea la evolución del sistema:
· Una etapa puede estar activa o inactiva.
· El conjunto de las etapas activas definen la situación de la parte de mando.

Las etapas se representan por un cuadrado con un número en su parte superior
como identificación. La entrada y salida de una etapa aparece en la parte superior e
inferior, respectivamente, de cada símbolo. El conjunto formado por el cuadrado y la
extensión de las entradas y salidas constituye el símbolo completo de la etapa...


Cuando es necesario determinar la situación del Grafcet en un momento
determinado, es muy cómodo identificar todas las etapas activas en ese momento,
mediante un punto en la parte inferior de los símbolos de las etapas activas...



Cuando varias transiciones van unidas a una misma etapa, las uniones
orientadas correspondientes se reagrupan antes o después de la etapa...



Acciones asociadas a las etapas.

Las acciones están descritas, literal o simbólicamente, en el interior de uno o
varios rectángulos unidos al símbolo de la etapa a la que van asociados.
Tanto las acciones asociadas a las etapas como las receptividades asociadas a
las transiciones se pueden describir a dos niveles:

· Nivel 1: no tienen en cuenta los elementos tecnológicos que implementan
el órgano operativo y sólo se atienden a las especificaciones de tipo
funcional. Se trata de describir las funciones del sistema.


Nivel 2: se especifican los aspectos tecnológicos del órgano operativo y de
lo que le rodea y de las especificaciones operacionales del órgano de
control.

Cuando las acciones están descritas en forma simbólica, debe haber una tabla
con la relación entre cada símbolo utilizado y la acción a ejecutar. Para el ejemplo
anterior debería existir algo como:
AC1: Avance del Carro 1



Transición.

Una transición indica la posibilidad de evolución entre etapas. Esta evolución
se consuma al producirse el franqueo de la transición. El franqueo de una transición
provoca el paso en la parte de mando de una situación a otra situación.
Una transición puede estar validada o no validada. Se dice que está
validada cuando todas las etapas inmediatamente unidas a esta transición están
activas.
Una transición entre dos etapas se representa mediante una línea
perpendicular a las uniones orientadas, también puede llevar una línea paralela a las
uniones orientadas. Para facilitar la comprensión del Grafcet cada transición puede ir
numerada a la izquierda de la línea perpendicular.
Ilustración

Receptividad asociada a la transición.

A cada transición va asociada una proposición lógica llamada receptividad
que puede evaluada a verdadero o falso. Entre todas las informaciones disponibles en
un momento determinado, la receptividad agrupa solamente aquellas que son
necesarias para el franqueo del transición. La receptividad es función de
informaciones externas (entradas) o internas (estado de contadores, temporizadores,
estados activos o inactivos de otras etapas).
Las entradas de la parte de mando corresponden a las informaciones externas
provenientes de la parte operativa, de consignas dadas por el operador, o de
informaciones de otros sistemas.
La receptividad va escrita literal o simbólicamente, preferentemente a la
derecha del símbolo de la transición.



Cuando la receptividad está escrita en forma simbólica, una tabla debe dar la
correspondencia entre cada símbolo utilizado y la información correspondiente. En el
ejemplo anterior
Aci: Señal Arranque
Cuando no hay condición asociada a una transición, se dice que la
receptividad es verdadera siempre y se escribe =1.



Uniones orientadas.

Las uniones orientadas unen las etapas a las transiciones y las transiciones a
las etapas. Señalan el camino de las evoluciones.
Las uniones orientadas se representan mediante líneas horizontales o
verticales. Las líneas oblicuas pueden ser empleadas excepcionalmente siempre que
añadan claridad al diagrama. Por convenio, el sentido de las evoluciones en un
Grafcet es de arriba hacia abajo.
La flechas se utilizan para señalar la orientación de las uniones:
· cuando no se respeta el convenio.
· en casos especiales, siempre que su presencia aporte claridad y facilite la




Reglas de Evolución

Situación Inicial

La situación inicial del Grafcet caracteriza el comportamiento inicial de la
parte de mando en relación a la parte operativa, y corresponde a las etapas activas al
comienzo del funcionamiento. Si esta situación es siempre la misma, caso de los
automatismos cíclicos, estará caracterizada por las etapas iniciales. Este caso
corresponde a un comportamiento de reposo.
En el caso de automatismos no cíclicos, la situación de partida depende del
estado del proceso en el momento de la puesta en marcha de la parte de mando. La
forma de establecer la situación inicial debe ser definida en el Grafcet o en
documentación adjunta.

Franqueo de una Transición
La evolución de la situación del Grafcet correspondiente al franqueo de una
transición no puede producirse más que:
· cuando esta transición está validada y
· cuando la receptividad asociada a esa transición es cierta.
Cuando estas dos condiciones se cumplen, la transición es franqueable y
entonces es franqueada obligatoriamente.

Evolución de las Etapas activas
El franqueo de una transición trae como consecuencia la activación
simultánea de todas las etapas inmediatamente posteriores y la desactivación de todas
las etapas inmediatamente anteriores.


Elementos de programación

Para programar un autómata en GRAFCET es necesario conocer cada uno de los elementos propios de que consta. En la siguiente tabla se muestran los comunes.


Etapa inicial
Indica el comienzo del esquema GRAFCET y se activa al poner en RUN el autómata. Por lo general suele haber una sola etapa de este tipo.

Etapa
Su activación lleva consigo una acción o una espera.

Unión
Las uniones se utilizan para unir entre sí varias etapas.

Transición
Condición para desactivarse la etapa en curso y activarse la siguiente etapa, Se indica con un trazo perpendicular a una unión.

Direccionamiento
Indica la activación de una u otra etapa en función de la condición que se cumpla.

Proceso simultáneo
Muestra la activación o desactivación de varias etapas a la vez.

Acciones asociadas
Acciones que se realizan al activarse la etapa a la que pertenecen.